CN102515585B - 利用半干法脱硫废渣制备砌筑水泥的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用半干法脱硫废渣制备砌筑水泥的方法，属于环境保护工程和建筑材料制备技术领域。本发明将半干法脱硫渣与少量硫铝酸盐水泥熟料、高炉矿渣、石灰烘干研磨，然后在混料机中混合均匀即得到砌筑水泥。本发明解决了半干法脱硫石膏由于成分复杂而不易综合利用的问题，有效地利用固体废弃物，生产成本低，强度等主要性能达到或超过砌筑水泥的国家标准，对于节能减排和环境保护具有重要意义。

Description

利用半干法脱硫废渣制备砌筑水泥的方法
技术领域
本发明属于环保工程及建筑材料制备技术领域，具体涉及一种利用半干法脱硫废渣制备砌筑水泥的方法。
背景技术
燃煤烟气脱硫净化后再向大气中排放是国内外快速发展的一项环保技术，已经在各主要工业领域被广泛采用，其中以石灰或消石灰作为脱硫介质时会产生大量的脱硫石膏。早期的脱硫技术以湿法和干法两种方式为主，湿法脱硫产生大量污泥状的脱硫石膏，而干法脱硫的产物一般与粉煤灰或炉渣一起排出，不会单独排放脱硫石膏。湿法脱硫的石膏目前大量被应用于生产各类建筑材料，已经有大量的专利技术并形成了一套基本成熟的技术体系。
半干法脱硫是近些年快速发展的一类脱硫技术，与湿法脱硫相比，具有不产生污水、脱硫产物不用脱水烘干、占地少、投资小和成本低等特点。因此，与湿法脱硫相比，半干法脱硫在节能减排方面具有跨越式的进步。但是半干法脱硫灰的物相组成远较湿法脱硫灰复杂，因而使干法脱硫灰的处理和利用变得困难，成为半干法脱硫成套技术推广的瓶颈之一。
发明CN101352893B以半干法脱硫石膏和高炉水渣为主要原料生产干混砂浆。
该发明按重量百分比将10-30％的矿渣粉与10-30％的半干法脱硫石膏及60-80％的中砂在混料机中混合均匀，得到干混砌筑砂浆，砂浆的28天抗压强度在8-20MPa之间。但这种砂浆也存在下述问题：①其早期强度偏低，使其应用上受到较多限限制；②脱硫灰在砂浆中的掺量太低，使该种干混砂浆的成本较高，且不利于大量处理和利用脱硫灰；③该种建筑砂浆的长耐久性尚未得到验证，实验表明因钙矾石延迟生成的影响，其长期强度可能严重下降甚至因膨胀开裂，其应用风险不容忽视。
GB/T3183-2003定义砌筑水泥为：由一种或多种水泥混合材料，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏，经磨细制成的工作性较好的水硬性胶凝材料，称为砌筑水泥。实际上砌筑水泥是为了满足使用者对砌筑砂浆的性能要求而研发的，作为砌砖、批荡与一般装修工程用，本质上是一种造价低廉，强度标号较低的水硬性胶凝材料。基于其使用目的，该材料并非一定得用硅酸盐水泥熟料配制，用硫铝酸盐水泥熟料配制的，满足其性能要求的水泥也可用作砌筑水泥，但后者的SO3含量可能超过GB/T3183-2003规定的不大于4％的要求。既然硫铝酸盐水泥已有国家标准，说明以其熟料加混合材调制的水泥能达到工业要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种以半干法脱硫废渣为主要原料来制备砌筑水泥的方法，本发明意在将半干法脱硫废渣掺入包括硫铝酸盐熟料在内的其它原料制备达到GB/T3183-2003对砌筑水泥性能要求的砌筑水泥，只在成分上SO3含量相对于GB/T3183-2003规定适当放宽。
本发明包括如下顺序的步骤：
(1)准备如下几种原料：
(a)半干法脱硫渣，该脱硫渣为灰白色到浅灰黄色微细粉末，平均粒径为4-10um，BET比表面积为2-10m2/g；其组成为：质量百分含量为40-50％的CaO、8-16％的SO3、10-18％的SO2、1-3％的MgO、1-2％的TFe、0.2-1.0％的SiO2、0.4-0.6％的Al2O3、1-5％的K2O、0.1-0.5％的Na2O、1-5％的氯化物、15-25％的烧失量；其放射性核素含量符合GB6566-2010建筑主体材料核素含量指标；
(b)高炉矿渣粉，该矿渣粉为炼铁高炉排出的水淬废渣磨细烘干到≤1.00％的含水率及80μm方孔筛筛余≤总质量10％的细度的粉末；
(c)硫铝酸盐熟料粉，该硫铝酸盐熟料指制备硫铝酸盐水泥所用的熟料，是由石灰石、高铝粘土及石膏的混合粉体在高温下煅烧所得熟料，其矿物相以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主，磨细烘干到≤1.00％的含水率及80μm方孔筛筛余≤总质量10％的细度；
(d)石灰粉，该石灰粉磨细烘干到≤1.00％的含水率及80μm方孔筛筛余≤总质量10％的细度；
(2)按重量百分比分别是20-50wt％的高炉矿渣粉、4-15wt％的硫铝酸盐熟料粉、0-6wt％的石灰粉及40-66wt％含水率≤1.00％的半干法脱硫渣在混料机中混合均匀，得到砌筑水泥。
更进一步，所述高炉矿渣粉优选为符合GBT18046-2008要求的粒化高炉矿渣粉S95和/或S105。
本发明相比于现有技术，具有如下优点：①脱硫灰掺量大，制备的砌筑水泥成本低；②为绿色建材提供了一种新的经济的原料来源，还能快速有效地处理和利用半干法脱硫灰。
具体实施方式
下面结合具体实验实例对本发明作进一步详细的描述。
(1)首先将高炉矿渣烘干，烘干后的高炉矿渣含水量为0.8％。将烘干后的高炉矿渣磨细，测其粒度为80μm方孔筛筛余为总质量的5％，勃氏比表面积490m2/kg。从而得到符合要求的高炉矿渣粉。
(2)将半干法脱硫渣进行含水量检测，其中吸附水的含量为0.7％；该脱硫渣为灰白色到浅灰黄色微细粉末，分散性和流动性好，平均粒径为4-10um，BET比表面积为2-10m2/g，其组成为：质量百分含量为40-50％的CaO、8-16％的SO3、10-18％的SO2、1-3％的MgO、1-2％的TFe、0.2-1.0％的SiO2、0.4-0.6％的Al2O3、1-5％的K2O、0.1-0.5％的Na2O、1-5％的氯化物、15-25％的烧失量，其放射性核素含量符合GB6566-2010建筑主体材料核素含量指标，即IRa≤1.0Bq/Kg、Iγ≤1.0Bq/Kg(检测方法是GB11743-89)的要求；检测硫铝酸盐水泥熟料的含水量为0.5％，其粒度为80m方孔筛筛余1％；熟石灰粉的含水量为0.9％，细度为80μm方孔筛筛余2％。
(3)按重量百分比将上述各烘干磨细的粉体依据不同的定量做了6个配方(见表1)在混料机中干混5分钟即得到所需要的砌筑水泥。
(4)据GB/T3183-2003规定的方法分别测定6个配方所制备的砌筑水泥的多项主要性能。表2列出各配方实例的主要性能指标。
(5)从表2可以看出，本发明的各配方实例均能满足12.5标号砌筑水泥的各项应用性能。而SO3含量大多超出GB/T3183-2003标准要求，但仍有配方1中SO3的含量为3.9％，刚好达到＜4.0％的要求。市场上实际使用的砌筑水泥的应用性能多数低于国标要求，说明满足市场需要的砌筑水泥并非都要达到国标的要求，而本发明在成本上有明显优势。
表1实施实例配方单位：wt％
  配方号   脱硫渣   硫铝酸盐水泥熟料粉   高炉矿渣粉   石灰粉
  1   40.0   4.0   50.0   6.0
  2   66.0   11.0   20.0   3.0
  3   54.0   10.0   30.0   6.0
  4   50.0   10.0   40.0   0.0
  5   59.0   15.0   20.0   6.0
  6   43.0   15.0   40.0   2.0
表2各实例技术参数与GB/T3183-2003指标对照表
Figure BDA0000113957790000051

Claims (2)

1.一种利用半干法脱硫废渣制备砌筑水泥的方法，其特征在于包括如下顺序的步骤：
（1）准备如下几种原料：
（a）半干法脱硫渣，该脱硫渣为灰白色到浅灰黄色微细粉末，平均粒径为4-10um，BET比表面积为2-10m2/g；其组成为：质量百分含量为40-50%的 CaO、8-16%的SO3、10-18%的SO2、1-3%的MgO、1-2%的TFe、0.2-1.0%的SiO2、0.4-0.6%的Al2O3、1-5%的K2O、0.1-0.5%的Na2O、1-5%的氯化物、15-25%的烧失量；其放射性核素含量符合GB6566-2010建筑主体材料核素含量指标；
（b）高炉矿渣粉，该矿渣粉为炼铁高炉排出的水淬废渣磨细烘干到≦1.00%的含水率及80μm方孔筛筛余≤总质量10％的细度的粉末；
（c）硫铝酸盐熟料粉，该硫铝酸盐熟料指制备硫铝酸盐水泥所用的熟料，是由石灰石、高铝粘土及石膏的混合粉体在高温下煅烧所得熟料，其矿物相以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主，磨细烘干到≦1.00%的含水率及80μm方孔筛筛余≤总质量10％的细度；
（d）石灰粉，该石灰粉磨细烘干到≦1.00%的含水率及80μm方孔筛筛余≤总质量10％的细度；
（2）按重量百分比分别是20-50 wt%的高炉矿渣粉、4-15 wt%的硫铝酸盐熟料粉、0-6 wt%的石灰粉及40-66 wt%含水率<1.00%的半干法脱硫渣在混料机中混合均匀，得到砌筑水泥。
2.根据权利要求1所述的利用半干法脱硫废渣制备砌筑水泥的方法，其特征在于：所述高炉矿渣粉优选为符合GBT18046-2008要求的粒化高炉矿渣粉S95和/或S105。
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